Методические указания. Затухание в оптическом волокне характеризует ослабление оптической мощности, распространяемой вдоль ОВ

Затухание в оптическом волокне характеризует ослабление оптической мощности, распространяемой вдоль ОВ, и выражается в дБ. Величина затухания, отнесенная к единице длины волокна, называется коэффициентом затухания и выражается в дБ/км.

Потери, возникающие при распространении сигнала по ОВ, объясняются тем, что часть мощности поступающей на вход ОВ поглощается самими молекулами кварца (a_п) и посторонними примесями (a_пр), другая часть мощности рассеивается вследствие изменения направления распространения лучей на нерегулярностях и высвечивании их в окружающее пространство.

Таким образом, собственные потери

. (2)

Затухание за счет поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, зависит от свойств материала ОВ (tg d), линейно растет с частотой

, (3)

где n₁ – показатель преломления сердцевины ОВ;

tg d – тангенс угла диэлектрических потерь материала сердцевины ОВ, в расчетах принимается равным 10^–11;

l– длина волны, мкм.

Коэффициент затухания (a_пр) связан с наличием в ОВ посторонних примесей, которые приводят к дополнительному поглощению оптической мощности. Такими примесями являются ионы металлов переходной группы (Fe, Cu, Cr, Ni, Mn), которые вызывают соответствующие полосы поглощения в диапазоне длин волн 0,5–1,5 мкм.

Кроме этого существенной примесью в ОВ является вода, присутствующая в стекле в виде ионов гидроксильной группы OH^–, которые обуславливают резонансные всплески затухания на длинах волн 0,95; 1,24 и 1,39 мкм.

Для получения малых потерь на примесях требуется высокая чистота исходных материалов. Современные ОВ в большинстве случаев изготавливаются из химически чистой двуокиси кремния SiO₂, поэтому в широком диапазоне длин волн (0,7–1,6 мкм) потери на посторонних примесях практически сведены к нулю.

По этой причине составляющей a_пр в (2) можно пренебречь и рассчитывать собственные потери так:

. (4)

Потери вследствие рассеивания (a_р) зависят от размеров локальных неоднородностей. Следует отметить, что в материалах, из которых изготавливаются современные ОВ, существуют только микроскопические неоднородности, размер которых много меньше длины волны.

Рассеивание на таких неоднородностях называется упругим или рэлеевским и рассчитывается по формуле

, (5)

где k_р – коэффициент рассеивания, для кварца равный 0,8 мкм⁴×дБ/км;

l– длина волны, мкм.

Потери на рэлеевское рассеивание определяют нижний предел потерь, присущих ОВ. Этот предел различен для различных длин волн и с увеличением длины волны уменьшается.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 196; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!